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[689]

HELLRIEGEL

MARSH

[690]

in  either  case.  In  this  case,  an  irrational 

number  is  as  useful  as,  and  no  more 

mysterious than,  a rational number.

Dedekind  lived  out  a  quiet,  long  life. 

He never married.

[689]  HELLRIEGEL, Hermann (hel'ree-

gel)


German chemist

Born:  Mausitz,  Saxony,  October 

21,  1831



Died:  Bemburg, Anhalt-Bern­

burg, September 24,  1895

Hellriegel  studied  chemistry  at  the 

Forestry Academy near Dresden,  and he 

interested  himself  in  the  nutritional  re­

quirements  of  plants.  This  was  the  sort 

of  knowledge  that  would  make  it  possi­

ble  to  fertilize  marginally  fertile  soils 

with greater efficiency.

He was particularly interested in sugar 

beets,  and  their  nitrogenous  require­

ments.  In  the  course  of  these  investi­

gations  he  discovered  that  certain  legu­

minous  plants  (e.g.,  peas,  beans)  were 

capable  of  making  use  of  atmospheric 

nitrogen,  something  most  plants  cannot 

do.  This  meant  that  planting  such  le­

gumes tended to refertilize soils as far as 

nitrogen  was  concerned  without  the  ad­

dition  of  chemical  fertilizers.  This  dis­

covery was announced in  1886.

[690]  MARSH, Othniel Charles 

American paleontologist 

Born:  Lockport,  New  York,  Oc­

tober 29,  1831



Died:  New  Haven,  Connecticut, 

March  18,  1899

Marsh,  the  son  of  a  shoe  manufac­

turer,  was  brought  up  by  a  rich  uncle, 

George  Peabody,  by  whose  will  he  was 

eventually  made  independently  wealthy. 

He  studied  at  Yale,  graduating  in  1860. 

He grew interested in natural history and 

persuaded  his  uncle  to  endow  the  Pea­

body  Natural  History  Museum  at  Yale 

in  1866.

In  that  year  Marsh  was  appointed  a 

professor of vertebrate paleontology  (the 

study  of  extinct  forms  of  life  of  past

geologic  eras)  at  Yale,  the  first  profes­

sorship  of  the  sort  to  be  established  in 

the United States.

Marsh,  with  William  F.  Cody 

(“Buffalo  Bill”)  as  a  guide,  scoured  the 

western United States for fossils, sparing 

no  expense  and,  in  fact,  spending  a 

quarter  of  a  million  dollars.  He  never 

married  and  had  no  family  who  might 

have needed the money.

He  competed  with  Cope  [748]  in  this 

task  of  fossil  discovery  and  between 

these two paleontologists there grew up a 

bitter  and  unforgiving  enmity.  They 

raced  for  fossils  almost  more  to  spite 

each  other than  to  advance  science,  dis­

puted  priority  on  every  possible  occa­

sion,  and, if that failed,  disputed  conclu­

sions.  It was  a rather unedifying  specta­

cle,  but on the other hand neither  might 

have  accomplished  as  much  without  the 

other’s  provocation.  The  net  result  was 

that  startling  fossil  evidence  was  discov­

ered  that  made  particularly  dramatic 

Darwin’s [554]  theory of evolution.

Marsh,  a strong Darwinian,  uncovered 

enough  specimens  of  different  forms  of 

ancestral horses to make it quite possible 

to  work  out  a  complete  line  of  descent 

for  the  creature.  Cope,  in  the  early 

1870s,  competed  desperately in this  and 

between the two such a picture of equine 

evolution was  worked  out as virtually to 

catch Darwinism in action.

In  the  early  1870s  Marsh  dug  dra­

matic  fossil  remnants  from  the  Kansas 

rocks. He found an extinct bird so primi­

tive that it still retained its reptilian teeth 

(which  no  living  bird  possesses)  so  that 

it was clearly marked as a “missing link” 

between reptile and bird. This lent credi­

bility to  the evolution  of the latter  from 

the  former.  This  same  bird,  the  Hes- 

peromis  (“western bird”),  so  soon  after 

the  first  development  of feathered  flight, 

had  already  lost  its  wings  and,  pen­

guinlike, returned to  the sea.

Marsh  also  discovered  pterodactyls, 

flying  lizards  of  the  Cretaceous  era, 

working  out the nature of the  first  from 

a single  leg  bone,  together with some  of 

the large land reptiles of the period.  This 

turned  his  attention  to  the  dinosaurs, 

which,  by  all  odds,  are  the  most  dra­

matic  examples  of  extinct  life.  The  in­

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[691]

v o n


v o n

[691]

creasing familiarity of the general public 

with  the  bony  remnants  of  these  gigan­

tic,  small-brained creatures  probably did 

more  than  anything  else  to  create  the 

necessary atmosphere for the acceptance 

of  evolution.  In  the  end  Marsh  had  de­

scribed eighty new kinds  of saurians  and 

over five hundred new fossil species alto­

gether. He was president of the National 

Academy  of  Sciences  from  1883  to 

1895.


[691]  VOIT, Karl von

German physiologist



Born:  Amberg,  Bavaria,  October

31,  1831



Died:  Munich,  Bavaria,  January 

31,  1908

Voit,  the  son  of  an  architect,  was  an­

other man lured  to  chemistry  by  the  at­

tractions  of Liebig  [532],  (Wohler  [515] 

was  another  of  his  teachers.)  Originally 

intending  to  make  medicine  his  profes­

sion, and obtaining his medical degree in 

1854,  Voit  veered  off  course  to  concern 

himself with the  chemical  aspects  of  the 

human  body,  particularly  the  chemical 

fate  of  the  various  foodstuffs  after 

absorption into the body.  He was one of 

the founders  of this branch of biochem­

istry.  In  1863  he  became  a  professor  of 

physiology  at  the  University  of  Munich 

and  remained  there  for  the  rest  of  his 

life.


Until his time, chemists, including Lie­

big  himself,  thought  the  various  food­

stuffs  contributed  energy  for  specific 

functions; that protein, for instance,  was 

the  specific  source  of  energy for  muscu­

lar work.  In  1861  Voit  showed  that  this 

was  not  so,  that  the  rate  at  which  pro­

teins were broken down in the  body did 

not increase during muscular work.

In  1865  he  was  able  to  develop  lines 

of  experimentation  that  indicated  food­

stuffs did  not combine directly with  oxy­

gen  to  form  carbon  dioxide  and  water. 

Rather,  they  underwent  a  long  chain  of 

reactions  during  which  a  succession  of 

intermediate  products  were  evanescently 

formed.  The  net  result,  to  be  sure,  was 

indeed carbon dioxide and water; but the 

pathway to those end products was com­

plex indeed.

This was  the  introduction of biochem­

ists  to  the  concept  of  intermediary  me­

tabolism. Much of the work in biochem­

istry  in  the  century  since  has  been  the 

slow  and  patient  elucidation  of  the  de­

tails in the various chains of reactions.

Some  of  the  details  were  worked  out 

by  Voit  himself.  For  instance,  it  was 

known that  the  starchlike  substance  gly­

cogen,  discovered a generation earlier by 

Bernard  [578],  was  built  up  out  of  glu­

cose  units.  In  1891  Voit  was  able  to 

show  that mammals  stored  glycogen  not 

only  when  they  were  supplied  with  glu­

cose  but  also  when  sucrose,  fructose,  or 

maltose  (three  other  sugars)  were  in 

their diet in place of glucose. The logical 

conclusion  was  that  the  mammalian 

body  could  convert  sucrose,  fructose, 

and maltose into glucose.

It was also Voit who in the  1870s, fol­

lowing one of Liebig’s suggestions, devel­

oped  the  test  for  studying  nitrogen  in­

take and output. When protein is broken 

down, the waste product, urea, is formed 

and  excreted  in  the  urine.  By  matching 

the  nitrogen  contained  in  the  urea  ex­

creted with that contained in the protein 

ingested,  Voit  could  tell  the  state  of the 

nitrogen  balance;  that  is,  whether  the 

body  was  storing  nitrogen,  losing  nitro­

gen, or keeping the balance even.

He  worked  with  diets  in  which  one 

particular  protein  was  the  sole  nitrogen- 

containing  item  in  the  diet  and  found 

that  with  some  the  animals  would  go 

into  negative  nitrogen  balance;  it  would 

excrete  more  nitrogen  than  it  took  in. 

This  particular  protein  apparently  could 

not  be  utilized  for  building  tissue  and 

was  broken  down  for  energy,  the  nitro­

gen  portion  being  excreted.  This,  added 

to  nitrogen  loss  through  normal  wear- 

and-tear  of  the  proteins  constituting  the 

tissues,  produced  the  negative  values.  In 

the long run, with such a protein the sole 

source  of  nitrogen,  the  animal  must 

waste  away  and  die,  and  Voit  showed 

that gelatin was one of these “incomplete 

proteins.” This line of research led  even­

tually  to  the  discovery  of  the  essential 

amino  acids  and  the  climactic  work  of 

Rose  [1114]  a half century later.

Voit studied the human being as a unit 

in  one  sense,  for  with  the  help  of  Pet-

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MAXWELL


MAXWELL

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tenkofer  [612]  he  devised  a  calorimeter 

large  enough  to  enclose  a  human  being. 

(Previous  instruments  of  the  sort  could 

only  be  used  for  smaller  animals.)  In 

this  manner  the  oxygen  consumed,  the 

carbon  dioxide  liberated,  and  the  heat 

produced by a human being could all be 

carefully  measured.  From  1866  to  1873 

he  was  able  to  study  man’s  overall  rate 

of  metabolism  under  various  conditions. 

The  resting  or  basal  metabolic  rate 

(BMR)  could  thus  be  determined  for 

the first time in human beings. This later 

proved  of  value  in  diagnosing  abnormal 

thyroid  conditions.  Voit’s  pupil  Rubner 

[848] continued this form of calorimetry, 

carrying  it  to  an  amazing pitch  of  accu­

racy.

[692]  MAXWELL, James Clerk 



Scottish mathematician  and 

physicist



Born:  Edinburgh,  November  13, 

1831


Died:  Cambridge,  England, 

November 5,  1879

Maxwell,  born  of  a  well-known 

Scottish  family,  was  an  only  son.  His 

mother  died  of  cancer  when  he  was 

eight,  but  except  for  that,  he  had  a 

happy childhood.

He  early  showed  signs  of  mathe­

matical  talent.  The  possession  of  such 

talent  is,  alas,  easily  mistaken  for  fool­

ishness  by  ordinary  young  men  and 

young  Maxwell was nicknamed Daffy by 

his  classmates.  At  the  age  of  fifteen  he 

contributed  a  piece  of  original  work  on 

the  drawing of oval  curves  to  the  Royal 

Society  of  Edinburgh.  The  work  was  so 

well  done  that  many  refused  to  believe 

such  a  young  boy  could  be  the  author. 

The  next  year  Maxwell  met  the  aged 

Nicol  [394],  who  had  invented  the  po­

larizing Nicol prism.  As a result he grew 

interested in the phenomena of light gen­

erally. Later he was to apply this interest 

by  making  use  of  the  Young  [402]- 

Helmholtz  [631]  theory  of  color  percep­

tion  in order to  suggest  methods  eventu­

ally used  in  color photography.

At  Cambridge,  which  he  entered  in 

1850,  he graduated second in his class  in 

mathematics,  as  Kelvin  [652]  had  done

before him and J. J. Thomson  [869]  was 

to  do  after  him.  The  student  who 

finished in first place became an eminent 

mathematician  but  never  achieved  Max­

well’s  fame.  Maxwell  was  appointed  to 

his  first  professorship  at  Aberdeen  in 

1856.

In  1857  Maxwell made his  major con­



tribution  to  astronomy  in  connection 

with  Saturn’s  rings.  At  the  time,  there 

was  considerable  uncertainty  as  to  the 

nature  of  those  rings.  In  appearance, 

they seemed like flat,  hollow discs.  Max­

well  showed,  from  theoretical  consid­

erations,  that  if  the  rings  were  actually 

solid or liquid,  the gravitational and me­

chanical  forces  upon  them  as  they  ro­

tated  would  break  them  up.  However,  if 

they  consisted  of  numerous  small  solid 

particles, they would give the appearance 

(from  Saturn’s  vast  distance)  of  being 

solid  and  would  be  dynamically  stable, 

too.  Cassini  [209]  had  actually  guessed 

this  a  century  and  a  half  earlier  and  all 

evidence  since  his time had  strengthened 

Maxwell’s  view.  The  rings  do  indeed 

consist of myriads  of small  bodies,  mak­

ing  a  very  dense  kind  of  “asteroid  belt” 

about the  planet.

About  1860  Maxwell  brought  his 

mathematics to bear upon  another prob­

lem  involving  many  tiny  particles,  this 

time  the  particles  making  up  gases, 

rather  than  Saturn’s  rings.  Every  gas  is 

made up of molecules in rapid motion in 

various  directions.  Maxwell  treated  the 

situation  statistically  as  Bernoulli  [268] 

had  tried  to  do  a  century  before.  Max­

well  had  more  powerful  mathematical 

tools  at his disposal,  however,  and  could 

go much further than Bernoulli had been 

able  to  do.  He  considered  the  molecules 

as  moving  not  only  in  all  directions  but 

at all velocities, and as bounding off each 

other  and  off  the  walls  of  the  container 

with perfect elasticity. Along with Boltz­

mann  [769],  who  was  also  working  on 

the  problem at  this time,  he  worked  out 

the Maxwell-Boltzmann kinetic theory of 

gases.


An  equation  was  evolved  that  showed 

the  distribution  of  velocities  among  the 

molecules  of  a  gas  at  a  particular  tem­

perature.  A  few  molecules  moved  very 

slowly and a few very quickly but larger

4 5 4


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MAXWELL


MAXWELL

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percentages moved at intermediate veloc­

ities,  with  a  most  common  velocity 

somewhere in the middle.  A rise  in tem­

perature  caused  the  average  velocity  to 

rise, while a drop in temperature caused 

it to fall.  In  fact,  temperature,  and heat 

itself, could be pictured as involving mo­

lecular movement and nothing else.  This 

was  the final blow  to  heat  as  an  impon­

derable  fluid.  The  notion  of  Rumford 

[360]  that  heat  was  a  form  of  motion 

was established once and for all.

Maxwell,  to  emphasize  the  difference 

between the fluid theory of heat  and the 

moving-molecule  theory  of  heat,  in­

vented, in  1871, what is popularly called 

Maxwell’s  demon.  In  the  fluid  theory, 

heat  could  flow only from a  warm  body 

to  a  cold,  the  reverse  flow  being  incon­

ceivable  in  the  light  of  Clausius’  [633] 

second law of thermodynamics.

In  the  moving-molecule  theory,  how­

ever,  individual  molecules  in  a  gas  at 

equilibrium  temperature  would  have  a 

whole  spectrum  of  velocities  from  very 

slow  to  very  fast.  If  two  containers  of 

gas  at  the  same  temperature  were  con­

nected by a tiny  door guarded by  a tiny 

demon,  one  could  imagine  that  door 

being  opened whenever  a  slowly moving 

molecule  was  passing  to  the  right,  but 

not  to  the  left;  or  whenever  a  quickly 

moving molecule was passing to the left, 

but not to the right.  In  this way the  gas 

molecules  would  accumulate  in  the  left 

flask,  which would  thus  grow hotter  and 

hotter  while  the  slow  molecules  would 

accumulate  in  the  right  flask,  which 

would  grow  colder  and  colder.  Heat 

would  flow  in  this  fashion  continuously 

from  cold  to  hot in  defiance  of the  sec­

ond  law.

Of  course,  Maxwell’s  demon  doesn’t 

exist,  but  the  random  operations  of 

chance  could  conceivably  bring  about 

such  a  situation  somewhere,  given 

enough time. This conversion of the sec­

ond  law  of thermodynamics from  a  cer­

tain  flow  to  merely  a  highly  probable 

distribution  of  velocities  is  important 

philosophically.  It  means,  for  instance, 

that  the  “heat  death”  of  the  universe,  in 

which  entropy  reaches  its  maximum, 

might  conceivably not  be  inevitable  and, 

even if reached, might not be eternal.

The  new  view  of  heat  did  not  invali­

date  the  thermodynamic  work  of  men 

such as Carnot  [497].  Their  conclusions, 

based  on  observation  and  experiment, 

were  merely  explained  on the basis  of a 

new  and  better  theory  and  remained  as 

useful and worthwhile as ever.

In  1871  Maxwell  reluctantly  allowed 

himself to be appointed professor of  ex­

perimental  physics  at  Cambridge.  He 

was  the  first  to  hold  a  professorship  in 

the  subject,  though  it  must  be  admitted 

he was not a great  success  as  a lecturer. 

He went over the heads of most and usu­

ally  had  an  audience  of  no  more  than 

three  or  four.  A  few,  who  were  brainy 

enough,  J. J.  Thomson for one,  were  in­

spired by the lectures.

While  at  Cambridge  he  organized  the 

Cavendish  Laboratory,  named  in  honor 

of  the  eccentric  English  scientist  Henry 

Cavendish  [307]  of the previous  century 

and served as its director until his death. 

He also contributed considerable sums of 

his  own  to  keep  it  going.  A  generation 

later  the  Cavendish  Laboratory  was  to 

do  great work in  connection  with  radio­

activity.

The  crowning  work  of  Maxwell’s  life 

was  carried  on  between  1864 and  1873, 

when  he  placed  into  mathematical  form 

the  speculations  of  Faraday  [474]  con­

cerning  magnetic  lines  of  force.  (Max­

well  resembled  Faraday,  by  the  way,  in 

possessing deep religious convictions  and 

in  having  a  childless,  but  very  happy, 

marriage.)

In working  on  the  concept  of lines  of 

force,  Maxwell  was  able  to  work  out  a 

few  simple  equations  that  expressed  all 

the  varied  phenomena  of  electricity  and 

magnetism  and  bound  them  indissolubly 

together.  Maxwell’s  theory  showed  that 

electricity and magnetism could not exist 

in  isolation.  Where  one was,  so  was  the 

other, so that his work is usually referred 

to as the electromagnetic theory.

He  showed  that  the  oscillation  of  an 

electric  charge  produced  an  electromag­

netic field that radiated outward from its 

source  at  a  constant  speed.  This  speed 

could be calculated by taking the ratio of 

certain  units  expressing  magnetic  phe­

nomena  to  units  expressing  electrical 

phenomena.  This ratio worked out to be

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MAXWELL


FRIEDEL

[693]

just  about  300,000  kilometers  per  sec­

ond, or  186,300 miles per second, which 

is  approximately  the  speed  of  light  (for 

which the best available figure at present 

is  299,792.5  kilometers  per  second  or 

186,282 miles per second).

To  Maxwell  this  seemed  more  than 

one had  a right to  expect of coincidence 

and  he  suggested  that  light  itself  arose 

through  an  oscillating  electric  charge 

and was therefore an electromagnetic ra­

diation. In his time, no oscillating charge 

was  known  that  could  possibly  give  rise 

to light and it was left for Zeeman  [945] 

a  generation  later  to  prove  Maxwell’s 

point in this connection.

Furthermore,  since  charges  could  os­

cillate at any velocity, it seemed to Max­

well that there should be a whole family 

of  electromagnetic  radiations  of  which 

visible light was only a small part.

Over half a century earlier,  to be sure, 

Herschel  [321]  had  discovered  infrared 

light just beyond the red end of the visi­

ble  spectrum  and  Ritter  [413]  had  dis­

covered ultraviolet light, just beyond the 

violet  end.  Since  then,  Stokes  [618]  had 

shown  that  ultraviolet  light  had  all  the 

properties  of  ordinary  light  and  Melloni 

[504]  had  done  the  same  for  infrared. 

However,  Maxwell  predicted  radiations 

far beyond both the infrared and the  ul­

traviolet.  This  was  not  to  be  verified 

until the time of Hertz [873].

Maxwell  believed  that  not  only  were 

the  waves  of  electromagnetic  radiation 

carried  by  the  ether,  but  the  magnetic 

lines of force were  actually disturbances 

of the ether. In this way he conceived he 

had abolished the notion  of “action  at  a 

distance.” It had seemed to some experi­

menters  in  electricity  and  magnetism, 

Ampère  [407],  for instance,  that  a  mag­

net attracted  iron without  actually mak­

ing contact with the iron. To  Maxwell  it 

seemed that the disturbances in the ether 

set  up  by  the  magnet  touched  the  iron 

and that everything could be worked out 

as  “action  on  contact.”  (Not  everyone 

accepted this.  Airy [523] strenuously op­

posed the  concept.)

In one respect, however,  Maxwell’s  in­

tuition was  at fault.  He rejected the no­

tion that electricity was particulate in na­

ture,  even  though  that  was  so  strongly

suggested  by  Faraday’s  laws  of  electrol­

ysis.


Almost  the  last  accomplishment  of 

Maxwell’s  was  his  publication  of  the 

hitherto  unpublished  electrical  experi­

ments  of  Cavendish,  showing  that 

strange  man  to  have  been  fifty  years 

ahead  of  his  time  in  his  work.  Maxwell 

was  also  among  the  first  to  appreciate 

the work of Gibbs  [740].

Maxwell  died,  before  the  age  of fifty, 

of  cancer.  Had he lived out what would 

today be considered a normal life  expec­

tancy  he  would  have seen his  prediction 

of  a  broad  spectrum  of  electromagnetic 

radiation verified by Hertz.  However,  he 

would  also  have  seen  the  ether,  which 

his  theory  had  seemed  to  establish 

firmly,  brought  into  serious  question  by 

the epoch-making experiment of Michel- 

son  [835]  and  Morley  [730],  and  he 

would  have  seen  electricity  proved  to 

consist  of  particles  after  all.  His  elec­

tromagnetic equations did not depend on 

his  own  interpretations  of  the  ether, 

however,  and  he  had  wrought  better 

than  he  knew.  When  Einstein’s  [1064] 

theories,  a  generation  after  Maxwell’s 

death, upset almost all of “classical phys­

ics,”  Maxwell’s  equations  remained  un­

touched—as valid as  ever.

[693]  FRIEDEL, Charles (free-del') 

French chemist 

Born:  Strasbourg, Bas-Rhin, 

March  12,  1832 



Died:  Montauban, Tarn-et- 

Garonne, April 20,  1899

Friedel, who had Pasteur [642]  as one 

of his teachers, became professor of min­

eralogy at the Sorbonne in Paris in  1876, 

the year before he  and  Crafts  [741]  im­

mortalized themselves by discovering the 

Friedel-Crafts  reaction.  (The  American 

pronunciation  shifts  the  accent  of  Frie- 

del’s name to the first syllable.)

He was also interested in mineralogical 

chemistry,  naturally,  and  was  one  of 

those  who  attempted  to  make  synthetic 

diamonds,  though  unlike  Moissan  [831] 

he  was  never  under  the  illusion  that  he 

had succeeded.



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